P´ erip´ eties d’un surfeur chevronn´ e
Dan Soto1,2, Guillaume Lagubeau2, Christophe Clanet1,2 & David Qu´er´e1,2
1 PMMH - ESPCI, 10, rue Vauquelin 75005 Paris
2 Ladhyx - Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau dan.soto@espci.fr
Un liquide en ´etat Leidenfrost l´evite sur les corps chauds grˆace au coussin de vapeur qui s’intercale entre le liquide et le solide. Sans contact, les gouttes surfent avec une friction n´egligeable sur leur substrat.
La conjonction de production de vapeur et de l’absence de friction `a ´et´e exploit´ee par Linke, qui `a d´ecouvert que les liquides cal´efi´es sont autopropuls´es lorsqu’on les place sur un ratchet horizontal chauff´e.
On a propos´e pour comprendre ce ph´enom`ene l’explication suivante : les dents asym´etriques du ratchet rectifient l’´ecoulement de vapeur sous-jacent, si bien que le liquide est entraˆın´e par la vapeur visqueuse.
Il en r´esulte une force de propulsion sur des gouttes millim´etriques de l’ordre de 10µN, petite compar´ee
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a leur poids, mais suffisante pour engendrer des vitesses typiques de 10 cm/s.
On propose dans cette pr´esentation de forcer g´eom´etriquement la rectification de vapeur, en utilisant des motifs grav´es avec la forme de chevrons. On discute l’autopropulsion qui en r´esulte. La simplicit´e des textures nous permet aussi de comprendre comment optimiser le dispositif en terme de force propulsive, et de cr´eer des dispositifs permettant la manipulation de gouttes.
R´ ef´ erences
1. Leidenfrost, J.G.,On the fixation of water in diverse fire. Int. J. Heat Mass Transfer,9, 1153-1166 (1966).
2. Linke, H. et al.,Self-propelled Leidenfrost droplets. Phys Rev Lett,96, 154502 , (2006).
3. Burton, J.C. et al.,The Geometry of the Vapor Layer Under a Leidenfrost Drop. Phys Rev Lett, 109, (2012).
4. Dupeux, G. et al.,Viscous mechanism for Leidenfrost propulsion on a ratchet. EPL,96, 58001 (2011).
5. Cousins, T.R. et al.,A ratchet trap for Leidenfrost drops. J. Fluid Mech, (2011).
6. Marin, A.G. et al.,Capillary droplets on Leidenfrost micro-ratchets. Nature,489, 7415 , (2012).
7. Vakarelski, I.U. et al.,Stabilization of Leidenfrost vapour layer by textured superhydrophobic surfaces.
Phys. Fluids, (2012).
